[發(fā)明專利]一種碳化硅納米線連接的方法

有效

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• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111172625B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉躍;霍望圖;張于勝;王玉鵬;盧金文;董龍龍;賀加貝;李亮;張偉;杜巖
• 申請（專利權(quán)）人: 西安稀有金屬材料研究院有限公司;西北有色金屬研究院
• 主分類號: D01F9/08
• 分類號: D01F9/08;C01B32/97;B82Y40/00;D06M11/77;D06M101/40
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發(fā)明公開了一種碳化硅納米線連接的方法，該方法包括：一、將碳纖維布清洗烘干；二、將乙醇溶液和正硅酸乙酯攪勻后加入蒸餾水、硫酸鎳和鹽酸溶液得到二氧化硅溶膠；三、將經(jīng)烘干后的碳纖維布浸入二氧化硅溶膠中烘干得到二氧化硅凝膠包覆的碳纖維布；四、二氧化硅凝膠包覆的碳纖維布經(jīng)一次碳熱還原反應(yīng)得到在碳纖維布表面均勻分散的碳化硅納米線；五、將碳粉和二氧化硅粉制成球磨粉末；六、將在碳纖維布表面均勻分散的碳化硅納米線置于球磨粉末上經(jīng)二次碳熱還原反應(yīng)，得到連接的碳化硅納米線。本發(fā)明先在碳纖維布表面原位均勻生長碳化硅納米線，然后在碳化硅納米線的頂部或缺陷處生長碳化硅納米線，從而實(shí)現(xiàn)了碳化硅納米線的連接，工藝簡單易行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳化硅納米線連接的方法。

背景技術(shù)

碳化硅材料是繼以硅基半導(dǎo)體為代表的第一代半導(dǎo)體材料和以砷化稼和磷化銦為代表的第二代化合物半導(dǎo)體材料發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體材料。碳化硅作為第三代半導(dǎo)體核心材料之一，它具有寬帶隙、高電子飽和速率和高擊穿場強(qiáng)、大熱導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此非常適于制作高溫、高頻、抗輻射、大功率和高密度集成的電子器件。由于碳化硅的許多優(yōu)異特性，近年來許多國家都相繼投入大量資金對其進(jìn)行深入研究，并在碳化硅晶體生長技術(shù)、關(guān)鍵器件工藝、光電器件開發(fā)、碳化硅集成電路制造等方面取得了突破，為軍用電子系統(tǒng)和武器裝備性能的提高，以及抗惡劣環(huán)境的電子設(shè)備提供了新型器件。

作為結(jié)構(gòu)材料的增強(qiáng)體，碳化硅納米材料具有高彈性模量、高韌性和高強(qiáng)度等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于陶瓷基、金屬基和聚合物基材料中，增加材料的物理性能。作為功能材料來說，SiC納米材料具有優(yōu)良的電學(xué)性能、光催化性能、場發(fā)射性能以及光致發(fā)光等性能，是制造發(fā)光二極管、激光二極管、大功率晶體管等納米半導(dǎo)體器件最佳候選材料，主要應(yīng)用于高頻、耐高溫和抗輻射的極限環(huán)境下的納米電子和光電子器件等。隨著科技的發(fā)展和研究的繼續(xù)進(jìn)行，碳化硅以其優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)必然在未來的高科技領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種碳化硅納米線連接的方法。本發(fā)明先通過一次碳熱還原反應(yīng)在碳纖維布表面原位均勻生長碳化硅納米線，然后經(jīng)二次碳熱還原反應(yīng)在碳化硅納米線的頂部或缺陷處再次生長碳化硅納米線，從而實(shí)現(xiàn)了碳化硅納米線的連接，工藝簡單，容易實(shí)現(xiàn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種碳化硅納米線連接的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將碳纖維布放入無水乙醇中超聲清洗10min～30min，然后在100℃的溫度下烘干10h～20h；

步驟二、將乙醇溶液和正硅酸乙酯攪拌均勻，然后加入蒸餾水、硫酸鎳和鹽酸溶液并攪拌均勻，得到二氧化硅溶膠；所述乙醇溶液中的乙醇、正硅酸乙酯、蒸餾水、鹽酸溶液中的鹽酸與硫酸鎳的摩爾比為(2～5)：(0.1～2)：(2～8)：(0.1～0.5)：(0.01～0.1)；

步驟三、將步驟一中經(jīng)烘干后的碳纖維布浸入步驟二中得到的二氧化硅溶膠中3h～5h，然后取出在100℃的溫度下烘干12h～24h，得到二氧化硅凝膠包覆的碳纖維布；

步驟四、將步驟三中得到的二氧化硅凝膠包覆的碳纖維布放置于高溫爐中，在氬氣保護(hù)氣氛的條件下，以5℃/min～10℃/min的速率升溫至1400℃～1700℃保溫1h～3h進(jìn)行一次碳熱還原反應(yīng)，得到在碳纖維布表面均勻分散的碳化硅納米線；

步驟五、將碳粉和二氧化硅粉按照5:1的質(zhì)量比放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨處理，得到球磨粉末；所述球磨處理采用的球料比為30:1，轉(zhuǎn)速為300r/min～600r/min，球磨時間為4h～8h；

步驟六、將步驟五中得到的球磨粉末平鋪在石墨坩堝的底部，然后將步驟四中得到的在碳纖維布表面均勻分散的碳化硅納米線置于球磨粉末之上，再放入高溫爐中，在氬氣保護(hù)氣氛的條件下升溫至1400℃～1700℃保溫1h～3h進(jìn)行二次碳熱還原反應(yīng)，得到連接的碳化硅納米線。